CN103035461B - 电子发射装置及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电子发射装置，包括一阴极及一栅极，所述栅极与所述阴极间隔设置并与所述阴极电绝缘，其特征在于，所述栅极为一碳纳米管复合层，该碳纳米管复合层包括一碳纳米管层以及一介质层包覆于该碳纳米管层的整个表面。本发明进一步提供一种采用上述电子发射装置的显示装置。

Description

电子发射装置及显示装置

技术领域

本发明涉及一种电子发射装置及采用所述电子发射装置的显示装置。

背景技术

电子发射显示装置在各种真空电子学器件和设备中是不可缺少的部分。在显示技术领域，电子发射显示装置因其具有高亮度、高效率、大视角，功耗小以及体积小等优点，可广泛应用于汽车、家用视听电器、工业仪器等领域。

传统的电子发射显示装置的结构可以分为二极型和三极型。二极型电子发射显示装置包括有阳极和阴极，这种结构由于需要施加高电压，而且均匀性以及电子发射难以控制，仅适用于字符显示，不适用于图形和图像显示。三极型结构则是在二极型基础上改进，增加栅极来控制电子发射，可以实现在较低电压条件下发出电子，而且电子发射容易通过栅极来精确控制。因此，三极型电子发射显示装置中，这种由产生电子的阴极和引出电子并将电子加速的栅极构成的电子发射装置成为目前较为常用的一种方式。

现有的常用的电子发射装置通常包括阴极、绝缘支撑体和栅极。阴极包括多个电子发射体。绝缘支撑体设置于阴极上，对应于电子发射体开有通孔。栅极设置于绝缘支撑体上，对应于电子发射体开有通孔。使用时，施加不同电压在栅极和阴极上，电子从电子发射体发射出，并穿过绝缘支撑体及栅极的通孔，发射出来。

现有的电子发射装置中，其栅极常采用多孔的金属栅网结构。金属栅网上的多个网孔即栅极的栅孔，栅孔的孔径应尽量较小，这是因为微小的栅孔不仅可以使栅孔内外形成更均匀的空间电场，而且可以降低栅极电压，从而降低电子束的发散（请参见“具有微小栅极孔径的场发射阴极的模拟”，宋翠华，真空电子技术，场发射与真空微电子会议专辑，2006）。这种金属栅极存在以下缺点：其一，由于受工艺条件的限制，这种金属栅网结构的网孔一般通过化学腐蚀工艺制得（请参见“NewTypeGateElectrodeofCNT~FEDFabricatedbyChemicalCorrosivemethod”，ChenJing，JournalofSoutheastUniversity，V23，P241（2007）），孔径一般都大于10微米，因此无法进一步提高栅极栅孔内外的空间电场均匀性，从而无法进一步改善电子发射装置发射电子的速度的均匀性；其二，为了提高电子的透过率，栅网应尽量增大孔径并减小丝径，但这种结果会降低栅网的机械强度，使栅极寿命较短；其三，由于金属的密度较大，这种金属栅极的质量较大，因此使电子发射装置质量较大，限制了电子发射装置的应用；其四，阴极电子及正离子会轰击金属栅极，这会造成栅极的破坏，进而影响电子发射装置的性能。

因此，确有必要提供一种电子发射装置及使用所述电子发射装置的显示装置，所述电子发射装置发射电子的速度均匀，电子发射率较高，机械强度较大，质量较小，且能具有较强的耐电子及离子轰击的能力。

发明内容

一种电子发射装置，包括一阴极及一栅极，所述栅极与所述阴极间隔设置并与所述阴极电绝缘，其中，所述栅极为一碳纳米管复合层，该碳纳米管复合层包括一碳纳米管层以及一介质层包覆于该碳纳米管层的整个表面。

一种电子发射装置，包括一阴极及一栅极，所述栅极与所述阴极正对且间隔设置，其中，所述栅极为一碳纳米管复合层，该碳纳米管复合层包括一碳纳米管层以及一介质层包覆于该碳纳米管层的表面，该碳纳米管复合层为多孔结构。

一种电子发射装置，包括一基板以及设置于该基板表面的多个电子发射单元，每个电子发射单元包括一阴极及一栅极，所述阴极包括多个电子发射体，所述栅极悬空设置在所述阴极电子发射体的上方，其中，所述栅极为一碳纳米管复合层，该碳纳米管复合层包括一碳纳米管层以及一介质层，所述碳纳米管层包括多个碳纳米管被所述介质层包覆，所述碳纳米管层中被介质层包覆的碳纳米管之间存在空隙。

一种显示装置，包括一电子发射装置，该电子发射装置为上述所描述的电子发射装置中的任意一种，以及一阳极，该阳极与所述电子发射装置中的阴极相对设置，所述电子发射装置中的栅极设置在所述阴极与所述阳极之间，并与所述阴极及所述阳极间隔。

相对于现有技术，本发明所提供的电子发射装置及使用所述电子发射装置的显示装置采用碳纳米管复合层作为栅极，其存在以下优点：其一，所述栅极的栅孔分布均匀，且孔径较小，在栅极与阴极之间可形成均匀的电场，使所述电子发射装置发射电子的速度均匀，电子的透过率较高；其二，所述栅极包括碳纳米管层和包覆于该碳纳米管层的表面的介质层，所述介质层具有较强的耐电子及离子轰击的能力，避免了所述栅极直接被轰击，增强了所述栅极的强度，故延长了电子发射装置的使用寿命；其三，所述碳纳米管层包括多个碳纳米管线，碳纳米管线机械强度较大，故电子发射装置寿命较长；其四，由于碳纳米管的密度较低，质量轻，因此所述电子发射装置的质量相对较小，可方便应用于各种领域。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的电子发射装置的结构示意图。

图2为图1中的包括至少一层碳纳米管膜的栅极结构示意图。

图3为图1中的包括多个碳纳米管线的栅极结构示意图。

图4为本发明实施例所提供的碳纳米管膜的扫描电镜照片。

图5为本发明实施例所提供的多层交叉设置的碳纳米管膜的扫描电镜照片。

图6为本发明实施例所提供的非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。

图7为本发明实施例所提供的扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。

图8为本发明实施例所提供的栅极的扫描电镜照片。

图9为本发明实施例所提供的显示装置的结构示意图。

主要元件符号说明

电子发射装置	10
		基底	12,302
阴极	14,304
		导电层	16,318
电子发射体	18,306
		绝缘支撑体	20
栅极	22,310
		介质层	23
碳纳米管层	24
		空隙	25
栅孔	28
		显示装置	300
第一绝缘支撑体	308
		第二绝缘支撑体	312
阳极	314
		荧光层	316
阳极基板	320

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

以下将结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明，并且在以下各个实施例中相同的元件用相同的标号标示。

请参阅图1，本发明实施例提供一种电子发射装置10，包括一基底12；一绝缘支撑体20，所述绝缘支撑体20设置于所述基底12，并且呈格子状分布，每一格子定义一电子发射单元；每一电子发射单元包括一阴极14，所述阴极14设置于所述基底12，该阴极14包括导电层16和多个电子发射体18，所述电子发射体18位于所述导电层16表面并与所述导电层16电连接；所述每一电子发射单元进一步包括一栅极22，所述栅极22通过绝缘支撑体20支撑并悬空于所述阴极14的电子发射体18的上方，所述栅极22通过绝缘支撑体20与所述阴极14正对且间隔设置并与所述阴极14电绝缘。

在此要说明的是，图1所示的为所述电子发射装置10的一个单元所对应的图示，实际所述电子发射装置10可包括一个或多个如图1所述的电子发射单元，当所述电子发射装置10包括如图1所述的多个电子发射单元时，该多个电子发射单元以阵列形式分布，所述阴极14与所述栅极22可呈行列式分布，以实现对多个电子发射单元的寻址控制。

所述基底12的形状不限，优选地，所述基底12为一长条状长方体。基底12的材料为玻璃、陶瓷、二氧化硅等绝缘材料。本实施例中，所述基底12优选为一陶瓷板。

所述的阴极14包括冷阴极和热阴极，其具体结构不限。所述阴极14包括多个电子发射体18，所述电子发射体18的具体结构不限，可以为阵列或其它预定图案的电子发射体。本实施例中，阴极14为一冷阴极，其包括一导电层16和多个电子发射体18，所述多个电子发射体18均匀分布且垂直设置于所述导电层16表面，并与导电层16电连接。所述导电层16铺设于基底12表面，为长条形或带状，导电层16的材料为铜、铝、金、银等金属或铟锡氧化物（ITO）。电子发射体18为金属微尖或者碳纳米管，也可以采用其它电子发射体。优选地，导电层16为一长条形ITO膜，电子发射体18为碳纳米管。

所述绝缘支撑体20用于支撑栅极22，其具体形状不限，只需确保栅极22与阴极14间隔设置并与阴极14电绝缘即可。所述绝缘支撑体20的材料为玻璃、陶瓷、二氧化硅等绝缘材料。本实施例中，绝缘支撑体20为两个形状和大小相同长条状的玻璃，其分别设置于阴极14的两端，并与阴极14垂直。

所述栅极22通过绝缘支撑体20支撑并悬空于所述阴极14的电子发射体18的上方，即，所述栅极22部分与所述阴极14的电子发射体18正对设置。请参阅图2和图3，所述栅极22为碳纳米管复合层，至少，所述栅极22与所述阴极14的电子发射体18正对的部分为碳纳米管复合层。该碳纳米管复合层包括由多个碳纳米管构成的碳纳米管层24和包覆于该碳纳米管层24表面的介质层23。所述栅极22的厚度为10纳米~500微米。本实施例中，所述栅极22为碳纳米管层24和包覆于该碳纳米管层24表面的介质层23形成的网状结构体，即，该碳纳米管复合层为多孔结构。所述碳纳米管复合层在厚度方向上具有多个贯穿的通孔，即为栅孔28。所述多个通孔的内壁均包覆有所述介质层23。所述栅孔28在所述栅极22中均匀分布。所述栅极22的厚度为100纳米。

所述碳纳米管层24为由多个碳纳米管组成的整体结构。所述碳纳米管层24的厚度为10纳米~400微米，比如10纳米、100纳米或200纳米。本实施例中，所述碳纳米管层24的厚度为100纳米。所述碳纳米管层24中的碳纳米管可以为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的一种或多种，其长度和直径可以根据需要选择。所述碳纳米管层24为一自支撑结构。所述自支撑为碳纳米管层不需要大面积的载体支撑，而只要相对两边提供支撑力即能整体上悬空而保持自身层状状态，即将该碳纳米管层置于（或固定于）间隔一定距离设置的两个支撑体上时，位于两个支撑体之间的碳纳米管层能够悬空保持自身层状状态。所述碳纳米管层24中的碳纳米管通过范德华力相互连接，相互接触形成自支撑结构。所述碳纳米管层24中多个碳纳米管相互连接形成一网络结构。当所述栅极22与外界电路连接时，所述栅极22的所述碳纳米管层24中多个碳纳米管形成一导电网络。

所述碳纳米管层24具有多个空隙25，该多个空隙25从所述碳纳米管层24的厚度方向贯穿所述碳纳米管层24。所述空隙25可以为多个相邻的碳纳米管围成的微孔或者沿碳纳米管轴向延伸方向延伸呈条形的相邻碳纳米管之间的间隙。所述空隙25为微孔时其孔径（平均孔径）范围为10纳米~300微米，所述空隙25为间隙时其宽度（平均宽度）范围为10纳米~300微米。以下称为“所述空隙25的尺寸”是指孔径或间隙宽度的尺寸范围。所述碳纳米管层24中所述微孔和间隙可以同时存在并且两者尺寸可以在上述尺寸范围内不同。所述空隙25的尺寸为10纳米~300微米，比如10纳米、1微米、10微米、100微米或200微米等。本实施例中，所述多个空隙25在所述碳纳米管层24中均匀分布。

所述碳纳米管层24具有如前所述的空隙25的图形效果的前提下，所述碳纳米管层24中的多个碳纳米管的排列方向（轴向延伸方向）可以是无序、无规则，比如过滤形成的碳纳米管过滤膜，或者碳纳米管之间相互缠绕形成的碳纳米管絮状膜等。所述碳纳米管层24中多个碳纳米管的排列方式也可以是有序的、有规则的。例如，所述碳纳米层中多个碳纳米管层24中多个碳纳米管的轴向均相互平行且基本沿同一方向延伸；或者，所述碳纳米管层24中多个碳纳米管的轴向可有规律性地基本沿两个以上方向延伸。为了容易获得较好的图形效果或者从透光性等角度考虑，本实施例中优选的，所述碳纳米管层24中多个碳纳米管沿着基本平行于碳纳米管层24表面的方向延伸。

所述碳纳米管层24可以是由多个碳纳米管组成的纯碳纳米管结构。即，所述碳纳米管层24在整个形成过程中无需任何化学修饰或酸化处理，不含有任何羧基等官能团修饰。具体地，所述碳纳米管层24可以包括碳纳米管膜、碳纳米管线或上述两者任意的组合。具体地，所述碳纳米管层24可以为一单层碳纳米管膜或多个层叠设置的碳纳米管膜。所述碳纳米管层24可包括多个平行设置的碳纳米管线、多个交叉设置的碳纳米管线或多个碳纳米管线任意排列组成的网状结构。所述碳纳米管层24可以为至少一层碳纳米管膜和设置在该碳纳米管膜表面的碳纳米管线的组合结构。

当所述碳纳米管层24为一单层碳纳米管膜（请参阅图4）时，所述碳纳米管膜中相邻的碳纳米管之间存在微孔或间隙从而构成空隙25。当所述碳纳米管层24包括层叠设置的多层碳纳米管膜时，相邻两层碳纳米管膜中的碳纳米管的延伸方向形成一交叉角度α，且α大于等于0度小于等于90度（0°≦α≦90°）。当相邻两层碳纳米管膜中的碳纳米管的延伸方向形成的交叉角度α为0度时，每一层碳纳米管膜中沿碳纳米管轴向延伸方向延伸呈条形的相邻碳纳米管之间存在间隙。相邻两层碳纳米管膜中的所述间隙可以重叠或不重叠从而构成空隙25。所述空隙25为间隙时其宽度（平均宽度）范围为10纳米~300微米。当相邻两层碳纳米管膜中的碳纳米管的延伸方向形成的交叉角度α大于0度小于等于90度（0°＜α≦90°）时，每一层碳纳米管膜中多个相邻的碳纳米管围成微孔。相邻两层碳纳米管膜中的所述微孔可以重叠或不重叠从而构成空隙25（请参阅图5）。当所述碳纳米管层24为多个层叠设置的碳纳米管膜时，碳纳米管膜的层数不宜太多，优选地，为2层~10层。

当所述碳纳米管层24为多个平行设置的碳纳米管线时，相邻两个碳纳米管线之间的空间构成所述碳纳米管层24的空隙25。相邻两个碳纳米管线之间的间隙长度可以等于碳纳米管线的长度。通过控制碳纳米管膜的层数或碳纳米管长线之间的距离，可以控制碳纳米管层24中空隙25的尺寸。当所述碳纳米管层24为多个交叉设置的碳纳米管线时，相互交叉的碳纳米管线之间存在微孔从而构成空隙25。当所述碳纳米管层24为多个碳纳米管线任意排列组成的网状结构时，碳纳米管线之间存在微孔或间隙从而构成空隙25。

当碳纳米管层24为至少一层碳纳米管膜和设置在该碳纳米管膜表面的碳纳米管线的组合结构时，碳纳米管与碳纳米管之间存在微孔或间隙从而构成空隙25。可以理解，碳纳米管线和碳纳米管膜以任意角度交叉设置。

所述碳纳米管膜及碳纳米管线是由若干碳纳米管组成的自支撑结构。所述自支撑主要通过碳纳米管膜（或碳纳米管线）中多数碳纳米管之间通过范德华力相连而实现。所述若干碳纳米管为沿同一方向择优取向延伸。所述择优取向是指在碳纳米管膜中大多数碳纳米管的整体延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多数碳纳米管的整体延伸方向基本平行于碳纳米管膜的表面。进一步地，所述碳纳米管膜中基本朝同一方向延伸的大多数碳纳米管中每一碳纳米管与在延伸方向上相邻的相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连。当然，所述碳纳米管膜中存在少数随机排列的碳纳米管，这些碳纳米管不会对碳纳米管膜中大多数碳纳米管的整体取向排列构成明显影响。

具体地，所述碳纳米管膜中基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管，并非绝对的直线状，可以适当的弯曲；或者并非完全按照延伸方向上排列，可以适当的偏离延伸方向。因此，不能排除碳纳米管膜的基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管中并列的碳纳米管之间可能存在部分接触。

下面进一步说明所述碳纳米管膜或者碳纳米管线的具体构造、处理方法或制备方法。

所述碳纳米管膜包括多个连续且定向延伸的碳纳米管片段。该多个碳纳米管片段通过范德华力首尾相连。每一碳纳米管片段包括多个相互平行的碳纳米管，该多个相互平行的碳纳米管通过范德华力紧密结合。该碳纳米管片段具有任意的长度、厚度、均匀性及形状。所述碳纳米管膜可通过从一碳纳米管阵列中选定部分碳纳米管后直接拉取获得。所述碳纳米管膜的厚度为10纳米~100微米，宽度与拉取出该碳纳米管膜的碳纳米管阵列的尺寸有关，长度不限。优选地，所述碳纳米管膜的厚度为100纳米~10微米。该碳纳米管膜中的碳纳米管沿同一方向择优取向延伸。所述碳纳米管膜及其制备方法具体请参见申请人于2007年2月9日申请的，于2010年5月26日公告的第CN101239712B号中国公开专利“碳纳米管膜结构及其制备方法”。为节省篇幅，仅引用于此，但上述申请所有技术揭露也应视为本发明申请技术揭露的一部分。

所述碳纳米管线可以为非扭转的碳纳米管线或扭转的碳纳米管线。所述非扭转的碳纳米管线与扭转的碳纳米管线均为自支撑结构。具体地，请参阅图6，该非扭转的碳纳米管线包括多个沿平行于该非扭转的碳纳米管线长度方向延伸的碳纳米管。具体地，该非扭转的碳纳米管线包括多个碳纳米管片段，该多个碳纳米管片段通过范德华力首尾相连，每一碳纳米管片段包括多个相互平行并通过范德华力紧密结合的碳纳米管。该碳纳米管片段具有任意的长度、厚度、均匀性及形状。该非扭转的碳纳米管线长度不限，直径为0.5纳米~100微米。非扭转的碳纳米管线为将所述碳纳米管膜通过有机溶剂处理得到。具体地，将有机溶剂浸润所述碳纳米管膜的整个表面，在挥发性有机溶剂挥发时产生的表面张力的作用下，碳纳米管膜中的相互平行的多个碳纳米管通过范德华力紧密结合，从而使碳纳米管膜收缩为一非扭转的碳纳米管线。该有机溶剂为挥发性有机溶剂，如乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿，本实施例中采用乙醇。通过有机溶剂处理的非扭转的碳纳米管线与未经有机溶剂处理的碳纳米管膜相比，比表面积减小，粘性降低。

所述扭转的碳纳米管线为采用一机械力将所述碳纳米管膜两端沿相反方向扭转获得。请参阅图7，该扭转的碳纳米管线包括多个绕该扭转的碳纳米管线轴向螺旋延伸的碳纳米管。具体地，该扭转的碳纳米管线包括多个碳纳米管片段，该多个碳纳米管片段通过范德华力首尾相连，每一碳纳米管片段包括多个相互平行并通过范德华力紧密结合的碳纳米管。该碳纳米管片段具有任意的长度、厚度、均匀性及形状。该扭转的碳纳米管线长度不限，直径为0.5纳米~100微米。进一步地，可采用一挥发性有机溶剂处理该扭转的碳纳米管线。在挥发性有机溶剂挥发时产生的表面张力的作用下，处理后的扭转的碳纳米管线中相邻的碳纳米管通过范德华力紧密结合，使扭转的碳纳米管线的比表面积减小，密度及强度增大。

所述碳纳米管线及其制备方法请参见申请人于2002年9月16日申请的，于2008年8月20日公告的第CN100411979C号中国公告专利“一种碳纳米管绳及其制造方法”，申请人：清华大学，鸿富锦精密工业（深圳）有限公司，以及于2005年12月16日申请的，于2009年6月17日公告的第CN100500556C号中国公告专利“碳纳米管丝及其制作方法”，申请人：清华大学，鸿富锦精密工业（深圳）有限公司。

请参阅图8，本实施例中碳纳米管层24采用多个层叠设置的碳纳米管膜，每一碳纳米管膜中的碳纳米管沿同一方向择优取向延伸，相邻两层碳纳米管膜中的碳纳米管的延伸方向形成一交叉角度α（0°≦α≦90°）。

由于所述介质层23包覆于该碳纳米管层24的表面，具体地，所述介质层23包覆于所述碳纳米管层24中碳纳米管的表面，至少使所述碳纳米管层24中被所述电子发射体18发射的电子直接轰击到的碳纳米管的表面被介质层23包覆。所述空隙25在碳纳米管表面被覆盖上介质层23之后，即为栅孔28。可选择地，碳纳米管层24的整个表面被介质层23包覆，或者，整个碳纳米管层24中碳纳米管的表面均被所述介质层23包覆。

所述介质层23包括多个纳米颗粒。所述介质层23的材料为具有一定化学稳定性的材料，为类金刚石、硅、碳化硅、二氧化硅、氮化硼、氧化铝以及氮化硅等中的一种或多种。所述介质层23的厚度为1纳米~100微米，优选地，厚度为5纳米~100纳米。由于所述介质层23厚度较薄，仍具有导电性，不会因电荷累积而导致放电等破坏性事件，因而有效的保护了所述栅极22。所述介质层23的厚度较小，并不会使得所述碳纳米管之间的空隙25被完全填满，因此，所述栅孔28的尺寸小于所述空隙25的尺寸。具体地，所述栅孔28的尺寸为1纳米~200微米。优选地，所述栅孔28的尺寸为1纳米~10微米，这有利于进一步提高所述栅极22的栅孔28内外的空间电场均匀性，从而进一步改善电子发射装置10发射电子的速度的均匀性。

所述介质层23通过物理气相沉积法(PVD)或化学气相沉积法(CVD)直接生长或涂覆于碳纳米管层24的表面，且要确保碳纳米管相互接触的部分未被介质层23覆盖。可以通过掩模或刻蚀的方法，以使碳纳米管层24边缘部位的碳纳米管是裸露在所述介质层23外。

可以理解，当碳纳米管层24为一单层碳纳米管膜、多个层叠设置的碳纳米管膜时，由于碳纳米管与碳纳米管之间由于范德华力会有部分表面相互接触，这些碳纳米管的相互接触的部分可能不被所述介质层23包覆，这并不会影响所述栅极22的正常发挥作用。当碳纳米管层24为多个平行设置的碳纳米管线、多个交叉设置的碳纳米管线或多个碳纳米管线任意排列组成的网状结构时，碳纳米管层24中碳纳米管的相互接触的部分可能不被所述介质层23包覆，这并不会影响所述栅极22的正常发挥作用。

所述碳纳米管层24中有部分碳纳米管相互交叉或重叠时，相互交叉或重叠在一起的碳纳米管表面的介质层23连成一体，进一步将该相邻的碳纳米管固定在一起，从而可提高整个栅极22的结构稳定性，使得碳纳米管层24不易脱落。

本实施例中，所述介质层23为一类金刚石层。如上所述，碳纳米管层24采用两个层叠设置的碳纳米管膜，每一碳纳米管膜中的碳纳米管沿同一方向择优取向延伸，相邻两层碳纳米管膜中的碳纳米管的延伸方向垂直。该类金刚石层将所述碳纳米管层24的边缘部以外的碳纳米管的表面包覆形成栅极22。所述类金刚石层的厚度为10纳米~100纳米。将一双层垂直交叉层叠设置的碳纳米管膜悬空设置于一反应室内，采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)直接在碳纳米管层24的碳纳米管的表面生长一类金刚石层。可以理解，该类金刚石层可以提高所述碳纳米管层24的自支撑性。

另外，所述栅极22的设置位置不限于位于所述阴极14的上方，可将栅极22通过绝缘支撑体20与所述阴极14交错设置，而无需正对设置，只需确保由栅极22对阴极14的电子发射体18提供栅极电压即可。优选地，所述介质层23包覆于所述碳纳米管层24的整个表面，以使发射的电子不会在介质层23累积，有效避免电弧放电。

电子发射装置10在应用时，所述阴极14中电子发射体所发出的电子在栅极22的电场作用下，向所述栅极22运动并通过栅极22的栅孔28发射出去。本发明实施例所提供的电子发射装置10具有以下优点：其一，由于栅极22中栅孔28的孔径较小（1纳米~200微米）且分布均匀，因此在阴极14和栅极22之间可形成均匀的空间电场，故所述电子发射装置10发射电子的速度均匀，电子发射率较高；其二，所述栅极22包括碳纳米管层24和包覆于该碳纳米管层24的表面的介质层23，所述介质层23具有较强的耐电子及离子轰击的能力，避免了所述栅极22直接被轰击，增强了所述栅极22的强度，故延长了电子发射装置的使用寿命；其三，所述碳纳米管层24包括多个碳纳米管线，由于碳纳米管线具有较高的机械强度，因此栅极22机械强度较高，故，电子发射装置10寿命较长；其四，由于碳纳米管的密度小于金属的密度，因此栅极22的质量相对较小，故所述电子发射装置10可方便应用于各种领域。

请参阅图9，本发明实施例进一步提供一种应用上述电子发射装置10的显示装置300，其包括：一基底302；一形成于基底302表面的阴极304，所述阴极304包括多个电子发射体306和一导电层318，所述导电层318铺设于上述基底302表面，所述电子发射体306设置于所述导电层318表面并与导电层318电性连接；一第一绝缘支撑体308，所述第一绝缘支撑体308设置于基底302表面；一栅极310通过所述第一绝缘支撑体308支撑，所述栅极310通过第一绝缘支撑体308与阴极304间隔设置，所述栅极310悬空于所述阴极304的电子发射体306上方；一第二绝缘支撑体312，所述第二绝缘支撑体312设置于基底302表面；一阳极基板320，所述阳极基板320包括一阳极314和一荧光层316，所述阳极314与所述阴极304相对设置，所述阳极314通过所述第二绝缘支撑体312支撑，所述荧光层316设置于阳极314的内表面。所述栅极310位于所述阴极304与所述阳极314之间，并与所述阴极304及所述阳极314间隔设置。

所述第二绝缘支撑体312的具体形状不限，只需确保其可支撑阳极基板320并使阳极基板320与阴极304和栅极310间隔设置并与阴极304和栅极310电绝缘即可。所述第二绝缘支撑体312的材料为玻璃、陶瓷、二氧化硅等绝缘材料。本实施例中，第二绝缘支撑体312为两个形状和大小相同长条状的玻璃，其分别设置于阴极304的两端，并与阴极304垂直。

所述阳极314的设置于第二绝缘支撑体312上，在栅极310的上方间隔一定距离与栅极310相对，并与栅极310电绝缘。阳极314为一长条形长方体、带状或其他形状，其材料为ITO导电玻璃。可以理解，阳极314也可以包括一透明基板、一导电层，该导电层设置于该透明基板距离栅极310较近的一面，即透明基板的内表面。所述荧光层316涂敷于所述阳极314离栅极310距离较近的一面，即阳极314的内表面。

由于栅极310中的栅孔的孔径较小且分布均匀，因此在阴极304和栅极310之间可形成均匀的空间电场，电子发射率较高，所述显示装置300发光效率高。且由于栅极310包括一碳纳米管层，以及一介质层包覆碳纳米管层的表面，所述介质层具有较强的耐电子及离子轰击的能力，避免了所述栅极直接被轰击，增强了所述栅极的强度，故延长了显示装置300的使用寿命。另外，由于碳纳米管的密度小，因此栅极310的质量相对较小，故所述显示装置300可方便应用于各种领域。

可以理解，本实施例中的显示装置300可依据设置不同的阴极304和阳极基板320，分别实现光源和显示器功能。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (16)

1.一种电子发射装置，包括一阴极及一栅极，所述栅极与所述阴极间隔设置并与所述阴极电绝缘，其特征在于，所述栅极为一碳纳米管复合层，该碳纳米管复合层为多孔结构，该碳纳米管复合层包括一碳纳米管层以及一介质层包覆于该碳纳米管层的整个表面，所述碳纳米管层包括多个垂直交叉设置的扭转的碳纳米管线，该扭转的碳纳米管线包括多个绕该扭转的碳纳米管线轴向螺旋延伸的碳纳米管，所述介质层的材料为类金刚石，该类金刚石的厚度为10纳米～100纳米，所述栅极的厚度为100纳米～500微米。

2.如权利要求1所述的电子发射装置，其特征在于，所述介质层包覆于所述碳纳米管层中碳纳米管的表面。

3.如权利要求1所述的电子发射装置，其特征在于，所述碳纳米管层进一步包括至少一碳纳米管膜。

4.如权利要求3所述的电子发射装置，其特征在于，所述碳纳米管膜包括多个沿同一方向择优取向延伸的碳纳米管。

5.如权利要求4所述的电子发射装置，其特征在于，所述碳纳米管层包括多个碳纳米管膜层叠设置，相邻两层的碳纳米管膜中的碳纳米管的排列方向形成一夹角α，且0°≦α≦90°。

6.一种电子发射装置，包括一阴极及一栅极，所述栅极与所述阴极正对且间隔设置，其特征在于，所述栅极为一碳纳米管复合层，该碳纳米管复合层包括一碳纳米管层以及一介质层包覆于该碳纳米管层的表面，该碳纳米管复合层为多孔结构，所述碳纳米管层包括多个垂直交叉设置的扭转的碳纳米管线，该扭转的碳纳米管线包括多个绕该扭转的碳纳米管线轴向螺旋延伸的碳纳米管，所述介质层的材料为类金刚石，该类金刚石的厚度为10纳米～100纳米，所述栅极的厚度为100纳米～500微米。

7.如权利要求6所述的电子发射装置，其特征在于，所述碳纳米管复合层在厚度方向具有多个贯穿的通孔。

8.如权利要求7所述的电子发射装置，其特征在于，所述多个通孔的内壁包覆有所述介质层。

9.如权利要求6所述的电子发射装置，其特征在于，所述碳纳米管层为由多个碳纳米管组成的整体结构，所述介质层包覆于所述碳纳米管层中碳纳米管的表面。

10.如权利要求9所述的电子发射装置，其特征在于，所述碳纳米管层中被介质层包覆的碳纳米管之间存在空隙。

11.如权利要求9所述的电子发射装置，其特征在于，所述介质层至少包覆于该碳纳米管层与所述阴极对应部分的碳纳米管的至少部分表面。

12.如权利要求9所述的电子发射装置，其特征在于，在电场作用下，所述阴极发射电子向所述栅极运动，所述碳纳米管层中被所述阴极发射电子直接轰击到的碳纳米管的表面包覆有所述介质层。

13.如权利要求9所述的电子发射装置，其特征在于，所述碳纳米管层进一步包括至少一碳纳米管膜。

14.如权利要求9所述的电子发射装置，其特征在于，所述碳纳米管层中多个碳纳米管平行于所述碳纳米管层的表面。

15.一种电子发射装置，包括一基板以及设置于该基板表面的多个电子发射单元，每个电子发射单元包括一阴极及一栅极，所述阴极包括多个电子发射体，所述栅极悬空设置在所述阴极电子发射体的上方，其特征在于，所述栅极为一碳纳米管复合层，该碳纳米管复合层包括一碳纳米管层以及一介质层，所述碳纳米管层包括多个碳纳米管被所述介质层包覆，所述碳纳米管层中被介质层包覆的碳纳米管之间存在空隙，所述碳纳米管层包括多个垂直交叉设置的扭转的碳纳米管线，该扭转的碳纳米管线包括多个绕该扭转的碳纳米管线轴向螺旋延伸的碳纳米管，所述介质层的材料为类金刚石，该类金刚石的厚度为10纳米～100纳米，所述栅极的厚度为100纳米～500微米。

16.一种显示装置，包括至少一如权利要求1至15项任意一项所述的电子发射装置，以及一阳极，该阳极与所述电子发射装置中的阴极相对设置，所述电子发射装置中的栅极设置在所述阴极与所述阳极之间，并与所述阴极及所述阳极间隔。